《2025年时习之暑假衔接八年级物理人教版》

1.第十五届中国航展于2024年11月12日至17日在珠海举行,如图1所示,万众期待的“虎鲸”号大型无人作战艇首次亮相。战舰全长58米,宽23米,高4米,标准排水量为420吨,运载能力为70吨,满载排水量约为500吨,最大航速为40节(1节的速度约为1.8km/h),是一种高速、隐身、多功能的无人水面舰艇。“虎鲸”号具有模块化载荷舱,可以搭载不同类型的武器和设备,例如反舰武器、巡航导弹、鱼雷等,具备超视距火力打击、防空反导及搜潜攻潜等无人自主作战能力,并可搭载无人机、无人潜航器实施跨域立体作战。

(1)以下列说法正确的是 ()
A.从南海驶入珠江后,“虎鲸”所受浮力增大
B.从南海驶入珠江后,“虎鲸”会下沉一些
C.“虎鲸”在南海匀速驶入珠江后,战舰底部受到水的压力发生变化
D.该舰艇携带巡航导弹发射后,舰艇所受的浮力保持不变
(2)若战舰停在珠江入海口处,吃水深度2m,即舰艇底部距离海面为2m,则舰艇底部受到的液体压强是______Pa；当一架质量为5t的无人机停在水平甲板上,无人机与甲板的总接触面积是$0.2m^2,$则无人机对甲板的压强是______Pa。
(ρ海水取$1.0×10^3kg/m^3,g$取10N/kg)
(3)“虎鲸”号满载时受到的浮力约为多少？(g取10N/kg)
(4)“虎鲸”号以最大速度匀速直线行驶了0.5h,其所受阻力为$8×10^4N,$牵引力做了多少功？
(5)给战舰装载时使用的起重机的滑轮组结构示意图如图2所示,其最大载重为5t。起重机将4000kg的物资匀速提升到10m高的桥面上,滑轮组的机械效率为80%,不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10N/kg。求：
①克服物资重力做的功W有用。
②钢丝绳的拉力F。
③滑轮组满载时的机械效率(结果精确到0.1%)。

答案：
(1)B　
(2)$2×10^{4}$ $2.5×10^{5}$
解:
(3)“虎鲸”号满载时受到的浮力$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=500×10^{3}kg×10N/kg=5×10^{6}N$。
(4)匀速直线行驶了0.5h的距离$s=vt=40×1.8km/h×0.5h=36km=36000m$,所受的牵引力$F=f=8×10^{4}N$,牵引力做的功$W=Fs=8×10^{4}N×36000m=2.88×10^{9}J$。
(5)①物资的重力$G=mg=4000kg×10N/kg=4×10^{4}N$。克服物资重力做的功$W_{有用}=Gh=4×10^{4}N×10m=4×10^{5}J$。
②由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数$n=4$,由$η=\frac {W_{有用}}{W_{总}}=\frac {Gh}{Fs}=\frac {Gh}{F×nh}=\frac {G}{nF}$可知,钢丝绳的拉力$F=\frac {G}{nη}=\frac {4×10^{4}N}{4×80\% }=1.25×10^{4}N$。
③不计绳重和摩擦,动滑轮的重力$G_{动}=nF - G=4×1.25×10^{4}N - 4×10^{4}N=1×10^{4}N$,起重机满载时物资的重力$G_{最大}=m_{最大}g=5×10^{3}kg×10N/kg=5×10^{4}N$,滑轮组满载时的机械效率$η'=\frac {W_{有用最大}}{W_{总最大}}=\frac {W_{有用最大}}{W_{有用最大}+W_{额外}}=\frac {G_{最大}h}{G_{最大}h+G_{动}h}=\frac {G_{最大}}{G_{最大}+G_{动}}=\frac {5×10^{4}N}{5×10^{4}N+1×10^{4}N}\approx 83.3\% $。